[摘要]岩土参数是岩土工程设计中重要的设计参考指标。岩土参数的最重要特性是它的空间变异性和不确定性。本文阐述了岩土参数变异性的来源并从岩土参数空间变异性出发叙述几种评价方法，以及地质统计学理论在岩土参数评估中的作用。
[关键词]岩土参数 变异性 评价分析
随着建筑、交通等建设规模的扩大，建筑物对地基的承载能力、沉降幅度的要求越来越高了。要满足这种高精度的岩土工程设计要求，取得建筑区域的岩土参数，并通过研究岩土参数，更加科学反映建设区域的岩土特质，在施工前对建筑工程带来必要的数据参考，从而保证工程建设的安全性和可靠性。
在工程建设中， 人们认识到同一点不同深度及同一地区的不同点处的岩土参数具有一定的差异， 对岩土参数的空间变异性有一定的认识。但是为了便于原始数据的统计分析而将岩土介质视为均质各向同性地层。却忽略了岩土参数的空间变异性， 而将这种“差异”仅仅作为试验过程中的纯随机误差。在岩土工程领域的可靠性设计中， 若将参数样本统计值直接作为岩土参数的空间统计值， 将对可靠度计算精度产生直接影响。
因此， 岩土参数的空间变异性分析和相关距离的计算一直受到重视。岩土最重要的特征是具有复杂的变异性也即地域特征，导致其参数值有显著不确定性。岩土参数是岩土工程设计时需要考虑的基本要素，同时岩土参数的空间变异性已经被人们所认识，并逐步引入岩土工程的实际分析之中。
本文通过岩土空间参数的变异性来源及其评价分析的阐述，说明岩土参数在岩土工程中的作用。
1岩土参数空间变异性的来源与特征
岩土参数所具有的不确定性除了来自岩土勘察导致的误差外，岩土参数本身也有了随机变量的特性。我们知道，长期地质变迁形成的岩土，其性质极为复杂。岩土因为其非均质和各向异性的特点，使得它具备有空间的变异性，这种空间变异性与建筑勘察时对岩土取样过程中的失真和量测误差，是导致岩土参数变异性的主要因素。
岩土变异性的来源总结起来可以归入以下几类：首先是岩土其本身的变异或者是模型变异，也来自于为试验误差或者是统计误差。而在大样本条件下，并舍弃明显不合理试验值后，可以忽略模型和统计部分引起的变异。根据区域化变量理论，可将展布于一定空间范围内，相互之间具有一定相关性的随机变量视为区域化变量。这恰好反映出岩土参数的空间相关性和随机性。
因此，岩土工程的设计计算中涉及的抗剪强度指标、压缩模量（系数）、孔隙比、容重和渗透系数等都可以看作区域化变量进行统计分析。
2岩土参数变异性的评价分析
岩土参数空间变异性分析，是根据取样并测定的数据资料，分析岩土参数的空间变化特征、参数自身及各参数之间的空间相互关系，以及将分析得到的结果应用于实际的工程中，并对未测点参数进行最优化估值，还可分析预测状态变量的空间分布。
在实际工程设计中，许多岩土参数可以看作是区域化变量。比如土的孔隙度相对密度塑性指数、渗透系数、压缩模量、抗剪（ 压） 强度以及某一特定持力土层的厚度等。它们的依随空间位置点而变化， 并且具有两个基本属性，即结构性与随机性。由于区域化变量具有上述特殊性质，如果用经典概率统计方法来研究、描述这类性质的变化是非常不容易的，因为它无法道道岩土参数的空间结构方面的信息。
而通过区域化变量理论中的一个简单工具一一变异函数， 就可以很好的描述区域化变量的上述特性，并对区域化的变异性也能反映。
目前多数岩土工程可靠性分析计算中，岩土参数的变异性是按概率统计中的随机变量变异性来评估的，它采用样本的均方差与样本均值的比值（一般叫做变异系数）来表示，这很容易忽略岩土参数变异性中很重要的特点，即结构性。而我们采用的区域化变量理论中的变异函数来描述岩土参数空间变异性就弥补这一缺点。从而将这类变量的变异性分析的任务得以实现。同时，利用地质统计学方法可以得到的岩土参数空间结构信息，定量的描述岩土参数的空间变异性，更全面的分析岩土参数的空间变化，以及通过岩土工程勘探网的合理布局，从而得到定量的有关岩土参数空间的最优化值。而经典的统计方法使用的标准差，变异系数特征值的离散随机变量等参数，这些值的特征通常能用来总结某个范围内的岩土参数值给定的离散的规模以及总体集中度，却不可能反映岩土参数的空间局部作用域和特征值的一个特定的方向。所以，地质统计学方法可以弥补传统统计方法忽视岩土参数变异性的缺点，从而对岩土参数的空间变异性进行更现实的分析和评价。
3结论
岩土参数的不确定性根源是岩土参数的空间变异性和量测系统变异性所导致的。岩土参数的变异性特征确定了岩土参数的空间分布的结构性和随机性的双重特征，因此我们就用岩土参数的区域化变量理论对岩土参数的空间变异性做出客观的评估。变异函数及其参数的使用，使得我们能够对岩石结构特征进行定量描述，从定量的角度揭示岩土属性空间变异规律，在区域化变量空间结构分析基础上构建出的有别于传统统计方法的方向综合变异指标，然后充分利用经典统计学所丢失的信息，就可以对岩土参数的空间变异性得出可靠的定量评价。地质统计学是岩土工程研究岩土的空间变异性及数学地质领域有效的工具，有很广阔的应用前景，这体现其在储量计算、勘探等领域探索，以及采矿设计和采矿地质等方面都显示了强大的生命力，已经成为描述和考察各种自然资源工程学科。地质统计学研究岩土参数几个空间变异性，可以更全面的揭示岩土参数的空间分布特征，从而更为准确评估建筑工地的岩土特征，为工程施工前的做可靠的参照依据。
参考文献
[1]朱小林：岩上工程参数的评价（岩上工程系列讲座第五讲） [J].工程勘察，1989年5 期.
[2]戴维著，孙惠文，刘承柞译.矿产储量的地质统计学评价（ 数学地质进展2）[J].地质出版社，北京，1989年.
[3]王俊庸.地质统计学及共在煤炭资源开发中的应用[J].煤炭工业出版社， 1990
[4]田世丰.数学地质浅析[J].地质出版社，北京，1988年.
[5]侯景儒，郭光裕.矿床统计预测及地质统计学的理论与应用[J].冶金工业出版社，北京，1993年.
